c++ 单元测试框架 gmock 深度剖析

发表于:2018-11-07 13:50  作者:SolidMango   来源:51testing采编

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  随着微服务和CI的流行,在目前的软件工程领域中单元测试可以说是必不可少的一个环节,在TDD中,单元测试更是被提高到了一个新的高度。但是很多公司由于很多不同的原因,没有能持续维护,或者干脆就从来没有写过单元测试,确实,单元测试在初期和代码维护期会需要花一些投入,但是,如果一个项目是需要长期维护和更新的,那么单元测试的作用,相对于投入来说就根本不算什么。见过很多人写的单元测试,虽然也可以运行,也有覆盖率,但是稍微分析一下就会看出来,那根本就不是单元测试,而已经是集成测试,比如有人竟然要在单元测试中访问网络,写文件,甚至读写数据库。。
  那么什么样的数据库是好的单元测试呢,根据笔者的经验,以下几点可能是必须的:
  1. 运行速度快,对于一个有几百个单元测试用例的测试来说,我期待1-2分钟内可以运行完成,应为如果我在重构代码,这可以让我在很快的时间内得到反馈。
  2. 不要依赖外部因素,单元测试只针对单一函数功能测试
  3. 一个用例只测试一个函数
  对于其中的第二点,可能是比较麻烦的,因为,如果一个函数是类型的成员函数,那么很可能会依赖很多内部的成员变量,这种情况就是mock出场的时候了,因为使用mock才能让我们专注于自己函数一业务逻辑的测试,而将依赖隔离开。笔者使用过很多种语言的mock库,用的最顺手的还是Java的mokito, 当然c++ 语言也有很多类似的产品,比如gmock, fake it, 但是其局限性确实比较多,如果不在代码开始阶段了解,并且做好计划,后期想加入单元测试,并且使用gmock的时候可能就会追悔莫及,大动干戈,下面我们来分场景分析一下这些局限性。
  场景1:
  class TurtleReal {
  public:
  void PenUp()
  {
  }
  void PenDown()
  {
  }
  };
  class MockTurtleReal : public TurtleReal {
  public:
  MOCK_METHOD0(PenUp, void());
  MOCK_METHOD0(PenDown, void());
  };
  class PainterdReal
  {
  TurtleReal* turtle;
  public:
  PainterdReal(TurtleReal* turtle)
  : turtle(turtle) {}
  bool DrawCircle(int, int, int) {
  turtle->PenDown();
  return true;
  }
  };
  TEST(PainterTest, ChildRealCanDrawSomething) {
  MockTurtleReal turtle;
  EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
  .Times(AtLeast(1));
  PainterdReal painter(&turtle);
  EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
  }
  结果1:
   
  结论一:
  为什么用例会失败呢,gmock 依赖C++多态机制进行工作,只有虚函数才能被mock, 非虚函数不能被mock, 这一点告诉我们,如果想要在代码中使用gmock类的设计中,最好采用接口隔离,对于c++来说也就是采用纯虚类型,因为c++本身没有接口类型。
  场景2
  class Turtle {
  public:
  virtual ~Turtle() {}
  virtual void PenUp() = 0;
  virtual void PenDown() = 0;
  };
  class MockTurtle : public Turtle {
  public:
  MOCK_METHOD0(PenUp, void());
  MOCK_METHOD0(PenDown, void());
  };
  class Painter
  {
  Turtle* turtle;
  public:
  Painter(Turtle* turtle)
  : turtle(turtle) {}
  bool DrawCircle(int, int, int) {
  turtle->PenDown();
  return true;
  }
  };
  TEST(PainterTest, CanDrawSomething) {
  MockTurtle turtle;
  EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
  .Times(AtLeast(1));
  Painter painter(&turtle);
  EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
  }
  结果2:
   
  结论二:
  将函数改为虚函数,测试用例通过
  场景3:
  class TurtleChild: Turtle {
  public:
  void PenUp()
  {
  int a = 0;
  };
  void PenDown()
  {
  int b = 0;
  };
  };
  class MockTurtleChild : public TurtleChild {
  public:
  MOCK_METHOD0(PenUp, void());
  MOCK_METHOD0(PenDown, void());
  };
  class PainterChildRef
  {
  TurtleChild turtle;
  public:
  PainterChildRef(TurtleChild& turtle)
  : turtle(turtle) {}
  bool DrawCircle(int, int, int) {
  turtle.PenDown();
  return true;
  }
  };
  TEST(PainterTest, ChildCanDrawSomething) {
  MockTurtleChild turtle;
  EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
  .Times(AtLeast(1));
  PainterChild painter(&turtle);
  EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
  }

  结果3:
    
  结论三:
  测试用例通过,派生类中的同名函数仍然是虚函数,同样支持多态,支持gomck
  场景4:
  class Turtle {
  public:
  virtual ~Turtle() {}
  virtual void PenUp() = 0;
  virtual void PenDown() = 0;
  };
  class TurtleChild: Turtle {
  public:
  void PenUp()
  {
  int a = 0;
  };
  void PenDown()
  {
  int b = 0;
  };
  };
  class MockTurtleChild : public TurtleChild {
  public:
  MOCK_METHOD0(PenUp, void());
  MOCK_METHOD0(PenDown, void());
  };
  class PainterChildRef
  {
  TurtleChild turtle;
  public:
  PainterChildRef(TurtleChild& turtle)
  : turtle(turtle) {}
  bool DrawCircle(int, int, int) {
  turtle.PenDown();
  return true;
  }
  };
  TEST(PainterTest, ChildRefCanDrawSomething) {
  MockTurtleChild turtle;
  EXPECT_CALL(turtle, PenDown())
  .Times(AtLeast(1));
  PainterChildRef painter(turtle);
  EXPECT_TRUE(painter.DrawCircle(0, 0, 10));
  }
  结果4:
    
  结论四:
  测试用例失败,以引用类型传入的成员变量本身不具备多态特性,因此gmock不支持
  结论
  本文通过四个场景,层层递进,深入的剖析了gmock的使用,希望大家在写代码之前早做打算,避免大动干戈,返工重来。但是从另一个方面来说,接口隔离, p-impl 惯用法等技术,应该是一个c++老鸟的必备法宝,可见好多东西都是有其道理的,前期不了解,后期只能花更多的精力取弥补,要么推翻重构,要么直接放弃,无知者无畏,no zuo, no die..

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